锂电池充电器原理图锂电池过充电，过放电，过流及短路保护电路原理及电路图|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

锂电池过充电、过放电、过流及短路保护电路原理及电路图

下图为一个典型的锂离子电池保护电路原理图。该保护回路由两个MOSFET(V1、V2)和一个控制IC(N1)外加一些阻容元件构成。控制IC负责监测电池电压与回路电流，并控制两个MOSFET的栅极，MOSFET在电路中起开关作用，分别控制着充电回路与放电回路的导通与关断，C3为延时电容，该电路具有过充电保护、过放电保护、过电流保护与短路保护功能.

锂电池保护工作原理:

1、正常状态

在正常状态下电路中N1的“CO”与“DO”脚都输出高电压，两个MOSFET都处于导通状态，电池可以自由地进行充电和放电，由于MOSFET的导通阻抗很小，通常小于30毫欧，因此其导通电阻对电路的性能影响很小。

此状态下保护电路的消耗电流为μA级，通常小于7μA。

2、过充电保护

锂离子电池要求的充电方式为恒流/恒压，在充电初期，为恒流充电，随着充电过程，电压会上升到4.2V(根据正极材料不同，有的电池要求恒压值为4.1V)，转为恒压充电，直至电流越来越小。

电池在被充电过程中，如果充电器电路失去控制，会使电池电压超过4.2V后继续恒流充电，此时电池电压仍会继续上升，当电池电压被充电至超过4.3V时，电池的化学副反应将加剧，会导致电池损坏或出现安全问题。

在带有保护电路的电池中，当控制IC检测到电池电压达到4.28V(该值由控制IC决定，不同的IC有不同的值)时，其“CO”脚将由高电压转变为零电压，使V2由导通转为关断，从而切断了充电回路，使充电器无法再对电池进行充电，起到过充电保护作用。而此时由于V2自带的体二极管VD2的存在，电池可以通过该二极管对外部负载进行放电。

在控制IC检测到电池电压超过4.28V至发出关断V2信号之间，还有一段延时时间，该延时时间的长短由C3决定，通常设为1秒左右，以避免因干扰而造成误判断。

3、过放电保护

电池在对外部负载放电过程中，其电压会随着放电过程逐渐降低，当电池电压降至2.5V时，其容量已被完全放光，此时如果让电池继续对负载放电，将造成电池的永久性损坏。

在电池放电过程中，当控制IC检测到电池电压低于2.3V(该值由控制IC决定，不同的IC有不同的值)时，其“DO”脚将由高电压转变为零电压，使V1 由导通转为关断，从而切断了放电回路，使电池无法再对负载进行放电，起到过放电保护作用。而此时由于V1自带的体二极管VD1的存在，充电器可以通过该二极管对电池进行充电。

由于在过放电保护状态下电池电压不能再降低，因此要求保护电路的消耗电流极小，此时控制IC会进入低功耗状态，整个保护电路耗电会小于0.1μA。

在控制IC检测到电池电压低于2.3V至发出关断V1信号之间，也有一段延时时间，该延时时间的长短由C3决定，通常设为100毫秒左右，以避免因干扰而造成误判断。

4、过电流保护

由于锂离子电池的化学特性，电池生产厂家规定了其放电电流最大不能超过2C(C=电池容量/小时)，当电池超过2C电流放电时，将会导致电池的永久性损坏或出现安全问题。

电池在对负载正常放电过程中，放电电流在经过串联的2个MOSFET时，由于MOSFET的导通阻抗，会在其两端产生一个电压，该电压值 U=I*RDS*2, RDS为单个MOSFET导通阻抗，控制IC上的“V-”脚对该电压值进行检测，若负载因某种原因导致异常，使回路电流增大，当回路电流大到使 U>0.1V(该值由控制IC决定，不同的IC有不同的值)时，其“DO”脚将由高电压转变为零电压，使V1由导通转为关断，从而切断了放电回路，使回路中电流为零，起到过电流保护作用。

在控制IC检测到过电流发生至发出关断V1信号之间，也有一段延时时间，该延时时间的长短由C3决定，通常为13毫秒左右，以避免因干扰而造成误判断。

在上述控制过程中可知，其过电流检测值大小不仅取决于控制IC的控制值，还取决于MOSFET的导通阻抗，当MOSFET导通阻抗越大时，对同样的控制IC，其过电流保护值越小。

5、短路保护

电池在对负载放电过程中，若回路电流大到使U>0.9V(该值由控制IC决定，不同的IC有不同的值)时，控制IC则判断为负载短路，其“DO”脚将迅速由高电压转变为零电压，使V1由导通转为关断，从而切断放电回路，起到短路保护作用。短路保护的延时时间极短，通常小于7微秒。其工作原理与过电流保护类似，只是判断方法不同，保护延时时间也不一样。

教你手把手制作一个锂电池充电器，你的18650也可以充电哦！

真正能体会到DIY的乐趣那就是自己动手做一个，今天就手把手教大家一个锂电池充电器制作方法，只要电池电压是3.7v的理论上都能进行充电，无论几号的，由于18650锂电池容量较大，使用较多所以今天就以18650做实验，看看制作的充电器能不能给其充电，话不多说，先来看下制作原理图。

充电器原理图

我们所选用的充电芯片为TP4056，该芯片外围器件较少，成本也不高，几块钱买一堆，由原理图也可以清楚的看到，所需器件有：TP4056一个、一个1.2K电阻（这里电阻越大充电电流越小，最小为1.2k，由于芯片支持最大充电电流为1A，正是1.2K电阻时的值）、一个0.4Ω电阻、两个1K电阻、两个LED灯（红灯和绿灯用于指示电池充电状态，充满为绿灯，充电时为红灯）、两个10uf电容，考虑到实用性还应具有洞洞板、转接板（由于4056芯片较小，不方便人工焊接）、排针公、排针母、焊锡和杜邦线等。

所需材料（上图没加1k限流电阻，实际上应该具有）

有了材料我们接下来的工作就是把电路按照原理图焊接起来，由于4056较小所以我们选择了转接板，首先把4056焊接到转接板上。

注意：注意芯片引脚千万不要连一块了！

4056焊到转接板上

主要芯片焊接成功了，接下来我们就把它放在洞洞板上，在转移之前要在转移板上焊接上加上排针公，在洞洞板上焊上排针母，这样为了方便安装及更换主芯片。

焊接到洞洞板上

好了到现在为止，最重要的器件，也是最难焊的器件已经焊接成功了，接下来的工作我们就是把这些外围器件焊接到洞洞板上，至于需要注意的地方，主要就是电解电容和LED有正负极，在焊接的时候注意千万不要焊接反，否则不能正常工作，还有就是在焊接好部分，有的元件引脚很长，可能会有引脚裸露在板子背后，具体情况见下图

引脚裸露

这种现象也是在焊接过程中难免会遇到的，初次焊接或者手不熟练的朋友要注意了，由于背后铁丝较细，所以一定要小心不要扎到眼睛了，在焊接的时候最好戴上眼镜，为了避免裸露引脚过多，焊接部分元器件之后要记得及时把引脚剪掉以防意外发生。

我们按照原理图一步步焊接上，由于器件较少，所以也不会消耗太多时间，再来一个焊接成功图。

效果图

从这里看板子，可以看到有两对排针，其中上面那对是连接电源部分，其中上面那个引脚为正，下面那个为负，输入电压为5v，可以采用USB供电，也可以选用其它方式供电，但是电压是5v的，不要太高，也不要太低，下面那对引脚是连接充电电池的部分，留的排针插口，方便了杜邦线插入，上面那个是电池负，下面那个是电源正，充电电池电压要是3.7v，跟几号电池没关系，不要给1.2v电池充电，由于电压高于1.2v的正常充电电压可能会烧电池。